CN104682711A - 一种led应急灯的应急模块及led应急灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED应急灯的应急模块，用于应急情况下使用电池模组给LED应急灯中的LED模块提供电源，LED应急灯的应急模块包括正激电路，正激电路的输入端与电池模组连接，正激电路的输出端与LED模块连接。本发明还提供一种LED应急灯。本发明提供的LED应急灯的应急模块及LED应急灯既能够满足安规上电池模组和市电隔离的要求，又能满足应急模块在开机时间上的要求，同时具有成本低、体积小以及转换效率高的特点。

Description

一种LED应急灯的应急模块及LED应急灯
技术领域
本发明涉及一种LED应急灯，尤其涉及一种LED应急灯的应急模块。
背景技术
LED应急灯的电源由主电源、应急模块和电池模组组成，由于电池模组是用户可触碰件，所以安规上要求电池模组和市电必须隔离。
目前，LED应急灯的应急模块通常采用两种结构：
一种是采用boost电路升压，加上继电器实现隔离，采用这种结构使得应急模块存在开机响应时间过长的问题，很难满足标准对上于开机时间的要求；
另一种是采用逆变器来实现电池的直流-交流的转换，再给电源供电，采用这种结构应急模块可以实现应急模式供电，LED灯的输出功率有些与正常点亮时相同，有些低于正常模式的输出功率。
但无论哪种结构，由于电路复杂，使得应急模块的成本较高，体积较大。
本领域技术人员致力于提供一种应急灯应急模块，既能够满足安规上电池模组和市电隔离的要求，又能满足应急模块在开机时间上的要求，同时具有成本低、体积小以及转换效率高的特点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种LED应急灯的应急模块，既能够满足安规上电池模组和市电隔离的要求，又能满足应急模块在开机时间上的要求，同时具有成本低、体积小以及转换效率高的特点。
正激电路具有电路拓补结构简单，输入输出电气隔离，电压升、降范围宽，易于多路输出等优点，因此被广泛应用于中小功率电源变换场合，尤其在供电电源要求低电压大电流的通讯和计算机系统中，正激电路更能显示其优势。
本发明提供的LED应急灯的应急模块采用正激电路，首先由于其输入输出电气隔离，能够实现电池模组和市电隔离；其次由于其结构简单，使得应急模块成本低、体积小。
本发明提供的LED应急灯的应急模块采用采用正激电路后，无需使用继电器，省掉了继电器动作的时间，因而能够满足应急模块在开机时间上的要求。
本发明提供的LED应急灯的应急模块的正激电路工作于DCM模式，在DCM模式下能量能够完全传输到副边，可以实现零电流导通，使得应急模块的转换效率高。
本发明提供一种LED应急灯的应急模块，用于应急情况下使用电池模组给LED应急灯中的LED模块提供电源，LED应急灯的应急模块包括正激电路，正激电路的输入端与电池模组连接，正激电路的输出端与LED模块连接。
进一步地，正激电路为单开关正激电路。
采用单开关正激电路，结构更简单，使得LED应急灯的应急模块具有成本低、体积小的特点。
进一步地，单开关正激电路的控制开关为PWM电路，由单片机产生一个固定周期，固定占空比的PWM波形，达到恒功率输出的目的。
进一步地，正激电路工作于DCM模式，在DCM模式下每个周期内电感能量全部传输到正激电路的副边，可以实现零电流导通，使得应急模块的转换效率高，从而提高电路的能量转换效率。
进一步地，PWM电路输出一个固定频率固定占空比的信号给正激电路，使得正激电路的Ton时间固定，以使正激电路的输出功率恒定。
进一步地，电容C1能够减小MOS管关断瞬间的电压尖峰，降低开关损耗，进一步提高电路的能量转换效率。
进一步地，正激电路的输入端与电池模组之间设置稳压电路，稳压电路为升压稳压电路或降压稳压电路，使得正激电路的功率输出更稳定。
进一步地，正激电路仅对原边进行控制。
本发明还提供一种LED应急灯，包括主电源、电池模组以及本发明的LED应急灯的应急模块。
进一步地，主电源为隔离电源或非隔离电源。
与现有技术相比，本发明提供一种LED应急灯的应急模块及LED应急灯具有以下有益效果：
(1)采用正激电路，由于正激电路本身输入输出电气隔离，能够实现电池模组和市电隔离，由于其结构简单，使得应急模块成本低、体积小；
(2)采用正激电路，无需使用继电器或其他隔离器件，省掉了继电器动作的时间，因而能够满足应急模块在开机时间上的要求；
(3)正激电路工作于DCM模式，在DCM模式下能量能够完全传输到副边，可以实现零电流导通，使得应急模块的转换效率高；
(3)Ton固定，在每个周期传输到隔离变压器副边的能量固定，从而实现恒功率控制；
(4)设置稳压电路，使得正激电路的功率输出更稳定。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的LED应急灯的应急模块的电路图；
图2是图1所示的LED应急灯的应急模块的PWM电路的电路图；
图3是图1所示的LED应急灯的应急模块的正激电路的每个开关周期的时序图；
图4是本发明的另一个实施例的LED应急灯的应急模块的电路图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
如图1所示，本发明的一个实施例的LED应急灯的应急模块包括正激电路，正激电路的输入端与电池模组BAT连接，正激电路的输出端与LED模块连接。
正激电路包括是开关变压器T、开关MOS管Q1、控制开关PWM、储能滤波电感L1、储能滤波电容C1、续流二极管D3以及续流二极管D1。
开关变压器T对输入输出进行电气隔离，实现电池模组和市电隔离。
本实施例中的正激电路为单开关正激电路。
本实施例中的单开关正激电路的控制开关为PWM电路。
PWM电路产生一个固定周期、固定占空比的PWM波形，达到恒功率输出的目的。
PWM(Pulse Width Modulation)电路即脉冲宽度调制电路，主要功能是将输入电压的振幅转换成宽度一定的脉冲，换句话说它是将振幅资料转换成脉冲宽度。
本实施例中的PWM电路采用单片机实现，如图2所示。
单片机MCU生成的PWM信号，输送给开关MOS管Q1，如果PWM的周期足够长，能够使得MOS管Q1的开关和副边的降压电路工作状态同步。
本实施例中的正激电路工作于DCM模式，在每个开关周期，电感电流从0开始上升，周期结束都会将至0，使得每个周期内电感能量全部传输到正激电路的副边，从而电路能量转换效率高。
要保证电路工作于DCM模式，要满足如下关系式：
L 1 < Uo ( Us - Uo ) 2 * Us * Io * f ,
其中，L1为储能滤波电感L1的电感值，Us为开关变压器T的副边输出电压，Uo为输出给LED模块的电压，f为开关MOS管Q1开关频率。
本实施例中的PWM电路输出一个固定频率固定占空比的信号给正激电路，使得正激电路Ton时间固定，以使正激电路的输出功率恒定。
如图3所示，在每个开关周期，Ton时间内，输出电感电流沿一定斜率k1上升至Ipk，之后进入Toff阶段，电感电流以斜率k2下降，在开关周期结束之前降到0，并有一段死区时间保证电路每个周期电流都会降到0，使得每个周期内电感能量全部传输到正激电路的副边，从而电路能量转换效率高。
Ipk＝(Us-Uo)/L1*Ton，
由于Ton固定，LED负载的电压近似恒定，所以Ipk在每个开关周期内都相同。
Io＝Ipk*Ton/T，
这样，输出电流也恒定。
本实施例中的正激电路仅对原边进行控制，无需采样副边电压电流进行反馈。
如图4所示，本发明的另一个实施例的LED应急灯的应急模块，包括正激电路，正激电路的输入端与电池模组之间设置稳压电路。
稳压电路可以为升压稳压电路或降压稳压电路。
本实施例中稳压电路为升压稳压电路。
本实施例中电路参数如下：C1为1nF～3.3nF，本实施例中取2.2nF；Q1为低压大电流MOS管，Rdson≤100mΩ；D1为肖特基二极管，D2、D3为超快恢复二极管。
本发明提供的LED应急灯的应急模块及LED应急灯，采用正激电路，由于正激电路本身输入输出电气隔离，能够实现电池模组和市电隔离，由于其结构简单，使得应急模块成本低、体积小；采用正激电路，无需使用继电器或其他隔离器件，省掉了继电器动作的时间，因而能够满足应急模块在开机时间上的要求；正激电路工作于DCM模式，在DCM模式下能量能够完全传输到副边，可以实现零电流导通，使得应急模块的转换效率高；Ton固定，在每个周期传输到隔离变压器副边的能量固定，从而实现恒功率控制；设置稳压电路，使得正激电路的功率输出更稳定。
以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED应急灯的应急模块，用于应急情况下使用电池模组给LED应急灯中的LED模块提供电源，其特征在于，所述LED应急灯的应急模块包括正激电路，所述正激电路的输入端与所述电池模组连接，所述正激电路的输出端与所述LED模块连接。
2.如权利要求1所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，所述正激电路为单开关正激电路。
3.如权利要求2所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，所述单开关正激电路的控制开关为PWM电路。
4.如权利要求3所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，所述正激电路工作于DCM模式，以使每个周期内电感能量全部传输到所述正激电路的副边。
5.如权利要求3所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，所述PWM电路输出一个固定频率固定占空比的信号给所述正激电路，使得所述正激电路的Ton时间固定。
6.如权利要求3所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，电容C1能够减小MOS管关断瞬间的电压尖峰。
7.如权利要求1所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，所述正激电路的输入端与所述电池模组之间设置稳压电路，所述稳压电路为升压稳压电路或降压稳压电路。
8.如权利要求1所述的LED应急灯的应急模块，其特征在于，所述正激电路仅对原边进行控制。
9.一种LED应急灯，其特征在于，所述LED应急灯包括主电源、电池模组以及如权利要求1-8所述的LED应急灯的应急模块。
10.如权利要求9所述的LED应急灯，其特征在于，所述主电源为隔离电源或非隔离电源。
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